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燃煤电厂脱硫废水烟道蒸发技术

发布时间:2021-9-15 9:22:51  中国污水处理工程网

  目前,世界上主流的烟气脱硫工艺可分为湿法、半干法及干法三大类。其中石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺是目前世界上应用最广泛的烟气脱硫除尘技术,它具有脱硫效率高、设备方便维护、煤种范围适用广、运行可靠性高和原材料价廉易得等诸多优点。

  过去,火电厂脱硫废水的排放标准一直遵循《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定进行,但随着环保要求越来越高,该标准已不符合时代经济发展的要求。根据脱硫废水水质自身的特点,国家制定了新的《火电厂石灰石—石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T997-2006),该指标规定了脱硫废水处理系统出口的检测参数和参数范围。见表1所列。

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  1、脱硫废水的来源

  石灰石—石膏湿法脱硫工艺采用石灰石浆液作为烟气中SO2的脱硫吸收剂,将石灰石在湿磨机中破碎后与少量水混合,经行研磨,在研磨过程中注入工艺水,制成石灰石浆液。石灰石浆液通过脱硫吸收塔循环浆液泵,打入吸收塔上部的浆液喷嘴处,由于吸收塔内的烟气是自下而上的运动,与由喷嘴自上而下喷淋的石灰石浆形成对流接触,烟气中的二氧化硫通过化学酸碱中和反应被吸收进入石灰石浆液中,二氧化硫被除去。在烟气中SO2不断被吸收的同时,烟气中的氯离子也不断被浆液吸收。由于氯离子浓度的过高会给生产带来很多不利影响,譬如降低溶液的PH值,降低二氧化硫在浆液中的溶解率,并且易使浆液中的CaSO4易于结垢,无法形成石膏晶体,以及加快金属管路腐蚀等。脱硫系统要稳定工作,就要保证系统中氯离子维持在较低的浓度上,须要定时向脱硫系统浆液中掺入一定量的工艺水,在工作过程中就会不可避免地产生脱硫废水。由于脱硫废水中含有很多有毒、有害物质,如果直接排放会对环境造成污染,因此为了保护环境和脱硫系统的正常运行,应当对脱硫废水经行环保处理。

  2、工艺流程

  2.1 脱硫废水的净化预处理

  由于脱硫废水中含有各种杂质、漂浮物以及各种重金属离子,因此脱硫废水不能直接进入废水蒸发系统中。鉴于此,我们要对脱硫废水进行预处理。潍坊公司根据实际情况及国内外脱硫废水处理技术工艺的稳定性、经济性等方面考虑,选择“预沉淀+深度过滤-烟道雾化蒸发”处理工艺作为脱硫废水处理系统方案,包括沉淀、中和、絮凝和浓缩澄清等四个主要步骤进行处理。该方案采用物理化学方法去除废水中的主要杂质。首先在中和箱中加入石灰乳,使废水中的pH值上升到9.0~9.5左右,在高碱性环境中,废水中大多数的重金属离子会形成难溶于水的化合物而沉淀析出。经过中和箱处理大多数的重金属离子后的废水进入沉降箱。在沉降箱中,向废水溶液中加入TMT15或Na2S等有机硫化学药剂,可以与废液中的残留的Cd2+、Hg2+等金属离子反应,生成难溶于水的硫化物沉淀,前两个步骤主要目的是除去溶液中的重金属离子。然后,经过净化处理后的溶液进入絮凝箱,在絮凝箱中,溶液中的胶体颗粒和悬浮物颗粒在絮凝剂(如FeClSO4)化学作用下产生凝聚和聚集反应,从而形成大颗粒,并在重力的作用下沉淀下来。最后,在进入澄清池前,在絮凝箱出口处加入混凝剂,强化絮凝剂等化学药剂。在澄清池中,经行二次絮凝和二次物理沉降,絮凝物后的大颗粒会沉淀到池底形成污泥,大部分污泥通过污泥输送泵输送到污泥压滤机,形成污泥滤饼外派到污泥堆放处,小部分的污泥作为下一个循环沉淀所需要的晶核重新返回到中和箱。经过化学和物理作用后的废水溶液中的上部分溢流到净水箱,净水箱中专门设置了符合国家标准的用于检测水质的pH值和水质浊度的仪表,如果水质达到环保排放标准则外排,如果不合格则继续处理,如此循环往复,直到合格为止。脱硫废水流程图如下图1所示:

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  2.2 脱硫废水烟道蒸发

  脱硫废水烟道蒸发技术是一种基于喷雾高温干燥技术的工艺,喷雾干燥技术的基本原理是用雾化器将废水溶液雾化后与压缩空气混合喷入高温烟道内,在烟道内以雾滴状与高温烟气接触,可以在短时间内迅速将液滴汽化蒸发。其特点是由于液滴的蒸发表面积非常大,并且溶液雾化后的小液滴温度与烟道里的烟温温差非常大,只要与高温气体接触,就发生快速的热交换,并迅速将雾化后液滴中的大部分的水蒸发掉,形成只有少量水分的固体粉尘颗粒,因而干燥速率非常快。脱硫废水烟道蒸发就是利用这种技术把经过净化处理的脱硫废水进行烟气蒸发处理,从而达到脱硫废水环保零污染排放的目的。

  具体步骤是将脱硫废水进行净化预处理,净化后的脱硫废水经过废水输送泵打入废水蒸发系统的预沉池中,预沉池中脱硫废水的上清液通过废水排出泵打入到一体化雾化蒸发安保器进行固液分离处理,系统沉淀的污泥通过污泥排出泵输送到污泥缓存箱缓存。上清液经过一体化雾化蒸发安保系统处理后,废水中粒径>20μm的颗粒被截留分离出来,经过处理后废水中悬浮物的含量降低到0.5%以下。过滤后的废水输送至系统清水箱,经过固液分离处理后的废水通过清水泵输送到电除尘器入口处的雾化喷射装置中。在雾化装置中废水被充分雾化后与压缩空气混合喷入到高温烟道内,并在高温烟气强烈的热交换的作用下迅速蒸发变成水蒸气。其中不溶于水的结晶颗粒随烟气一起进入电袋除尘器中,并被电袋除尘器中静电吸附板捕捉而从烟气中分离出来。蒸发的水蒸气随除尘后的烟气进入脱硫吸收塔,在除雾器冲洗水的冷却作用下,水蒸气遇冷凝结成小水滴进入脱硫塔的浆液循环系统。整个脱硫废水烟道处理技术过程可以通过DCS实现远程监控和控制,可实时在线检测整套设备的运行数据,当设备运行参数异常时可以第一时间发现,并进行处理,此举可以有效地提高设备利用率和运行中设备稳定性,可以确保提高设备的投入使用率。脱硫废水烟道处理技术DCS控制流程图如下图2所示

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  3、废水的蒸发效果

  潍坊公司二期3号机组除尘器运行情况列于下表。

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  机组满负荷运行时,除尘器入口烟气的组烟气量分别为342万m3/h(实际状态),含尘量为42.8g/m3,烟气入口平均温度为141℃。潍坊公司二期#3机组不同负荷下除尘器入口烟气参数为:负荷75%,平均127℃,烟气量约为291万m3/h(实际状态),含尘量约为32g/Nm3;负荷50%,平均121℃,烟气量约为219万m3/h(实际状态),含尘量约为28.6g/Nm3。在投入废水蒸发系统以后电除尘入口温度有一个下降趋势,烟道蒸发投入后在不同的机组负荷运行条件下入口烟温的变化趋势如下图所示:

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  从上图电除尘入口温度趋势图可以看到,脱硫废水喷入烟道后,烟气的入口烟气温度平均下降了2℃~3℃,由于此时烟气温度依然高于酸露点温度,所以不会对电除尘器灰尘静电吸附板和烟道产生腐蚀。并且由于采用脱硫废水蒸发工艺后,烟气湿度适当增加,烟气温度有所降低,这就降低了烟气流速,提高了粉尘粒径,增加了灰尘的电阻比,在一定程度上提高了电除尘器的使用寿命和除尘效率。

  根据对电除尘器烟道积灰检测杆的检测,喷后积灰检测杆有少量松软性积灰,无硬结性积灰,这说明废水已经完全蒸发。

  4、结论

  脱硫废水烟道蒸发系统分为前处理系统和后处理系统。其中预处理系统包括脱硫废水澄清过滤系统和一体化雾化蒸发安保系统,后处理系统即烟道雾化蒸发喷射系统,整个过程控制系统采用DCS集中控制。脱硫废水蒸发系统投入以来,当工况是65%时,每小时可蒸发脱硫废水2t左右,当工况在70%以上时,每小时可蒸发脱硫废水3t左右。满负荷运行时,一天可以蒸发大约70t左右的脱硫废水。设备自投入运行以来运行效果良好,运行参数正常,符合预期的设计效果。对实现火力发电行业的环保节能健康积极的发展进行了积极的探索和尝试,为清洁新能源健康发展,注入了新的动力。(来源:华电潍坊发电有限公司)

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